2.1.1 实验安全与基本规范 物质的分离提纯 学案(含答案) 高中化学 苏教版(2019) 必修 第一册

文档属性

名称 2.1.1 实验安全与基本规范 物质的分离提纯 学案(含答案) 高中化学 苏教版(2019) 必修 第一册
格式 docx
文件大小 1003.8KB
资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-12-11 23:28:13

图片预览

文档简介

2.1.1 实验安全与基本规范 物质的分离提纯
1. 能运用实验基本操作实施实验方案,具有安全意识和环保意识。
2. 认识化学实验是探究和学习物质及其变化的基本方法,是科学探究的一种重要途径。
3. 初步学会物质的分离、提纯实验基础知识和基本技能,初步学会过滤、蒸发结晶、蒸馏、萃取等分离和提纯物质的方法。
4. 学习进行物质分离实验及探究活动的核心思路与基本方法。以粗盐的提纯、蒸馏水的制取、用四氯化碳萃取溴水中的溴(或碘水中的碘)等实验为例,理解物质分离和提纯的原理。
5. 能利用典型代表物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯等简单任务的方案。
6. 能观察并如实记录实验现象和数据,进行分析和推理,得出合理的结论。
实验是研究物质组成、结构和性质的重要方法。借助实验,化学家得以分离和提纯所需要的物质,确定组成物质的元素及其含量,解析物质的微观结构,揭示化学现象的本质。科学的实验方法为化学家打开物质世界的大门提供了一把金钥匙。
1. 实验安全与基本规范方面,良好的安全防护意识和必要的实验安全措施是进行化学实验的前提。同学们进入实验室之前应该做好哪些工作?
2. 阅读教材,回答下列问题。
(1) 在取用药品前需注意什么?实验过程中和实验结束应做好哪些事情?
(2) 掌握正确的操作方法。
①物质加热:在横线上填上所选用的仪器名称。
②药品取用:在横线上填上所选用的仪器名称。
(3) 实验后药品的处理方法。
①实验用剩的试剂一般________放回原试剂瓶,以防污染试剂。
②实验后的废液用________收集,实验后集中处理。
(4) “三废”的处理方法。
废气:不能直接排入大气,要进行________处理。废液:不能直接倒入下水道,要倒入指定的废液缸内。废渣:不能随意丢弃,要进行分类处理。
3. 认识常见化学危险品的分类标志。
常见危险化学品的分类标识
化学家在研究物质的组成和性质时,首先要获得纯净的物质,以避免其他物质的干扰。我们所见到的各种各样的物质,无论是自然界存在的,还是人工制备的,大多是混合物。因此,在研究某物质时就要先将该物质从混合物中分离出来,并加以提纯。
物质分离提纯的依据是什么?有哪些方法?
1. 过滤法。
(1) 过滤法的适用范围是什么?
(2) 实验装置:写出右图中仪器名称。
(3) 过滤操作有哪些注意点?
2. 结晶。
(1) 蒸发结晶。
蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出,叫蒸发结晶。
①蒸发结晶适用范围是什么?
②实验装置:写出右图中仪器名称。
③思考、讨论回答以下问题。
Ⅰ. 蒸发操作中停止加热的依据是什么?能否将蒸发皿中液体直接加热蒸干?
Ⅱ. 过滤和蒸发操作时均使用到玻璃棒,二者的作用相同吗?
Ⅲ. 实验室用KClO3在MnO2催化下受热分解制取氧气。现从反应后KCl和MnO2的混合物中分离、回收这两种物质,需要使用哪些分离方法?请简述实验方案(KCl的溶解度曲线见下图)。
(2) 冷却结晶。
若固体混合物中的两种组分都溶于水,且溶解度随温度变化有较大差异,一般先将混合物完全溶解,再根据两种组分的溶解度随温度变化的曲线,通过控制温度,利用溶解、结晶等方法分离。
右图是KNO3和KCl的溶解度曲线。参照溶解度曲线,设计实验方案提纯混有少量KCl的KNO3。
3. 蒸馏。
蒸馏是一种分离液体混合物的常用方法。如将含有少量难挥发性杂质的水加热至沸点时,液态水转化为水蒸气,再将其冷凝收集至另一容器中,便可得到蒸馏水。像这种将液态物质加热至沸点,使之汽化,然后将蒸气重新冷凝为液体的操作过程称为蒸馏(distillation)。运用蒸馏的方法,可以分离沸点相差较大的液体混合物,也可以除去水等液体中难挥发或不挥发的杂质。蒸馏广泛应用于石油炼制等工业生产中。
自来水中含有少量的Fe3+、Cl-等,实验室可以通过蒸馏的方法制取纯净的蒸馏水。请你按如图所示连接好实验装置,在圆底烧瓶中加入几粒沸石(或碎瓷片),再加入烧瓶容积 的自来水,完成实验。并回答下列问题。
(1) 在圆底烧瓶中加入几粒沸石(或碎瓷片)的作用是什么?实验时冷却水从冷凝管的________(填“A”或“B”)口进入,为什么?
(2) 为什么温度计水银球置于蒸馏烧瓶支管口处?
(3) 有同学提出:可以不使用温度计完成该实验,他的理由是什么?
(4) 若用上述装置从酒精稀溶液中获取较纯净的酒精,应控制温度在什么范围(已知:酒精的沸点为78 ℃)
4. 分液。
如果两种液体互不相溶,它们的混合物静置后会出现分层现象,例如植物油和水的混合体系中,植物油的密度比水小而浮在上层,水在下层,那么可以通过分液(separate)的方法分离这两种液体。分液时要用到分液漏斗。当漏斗中的液体分成清晰的两层后,取下分液漏斗顶部的塞子,打开旋塞,使下层液体从漏斗下端流出,然后关闭旋塞,将上层液体从上口倒出。
5. 萃取。
利用物质在互不相溶的溶剂中溶解度的不同,将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂(也称萃取剂)中,从而实现分离的方法称为萃取(extraction)。萃取在中药成分提取中有广泛的应用,常用乙醇、石油醚等作溶剂提取药材的有效成分。
实验:
已知四氯化碳(CCl4)是一种难溶于水的无色油状液体,密度比水大。溴、碘等在四氯化碳中的溶解度远大于在水中的溶解度。
取一只分液漏斗,向其中加入5 mL四氯化碳,再加入约15 mL溴水,塞上分液漏斗顶部的塞子,倒转过来充分振荡,然后置于铁架台上静置。
(1) 仔细观察静置过程中分液漏斗中的现象并做出解释。
(2) 思考并讨论,回答下列问题。
①使用分液漏斗时要注意什么事项?
②从碘水中提取碘的实验中,可以用酒精代替CCl4作萃取剂吗?应该如何选择萃取剂?
③用苯萃取溴水中的溴时,充分振荡后,再如何操作?
化学上常采用化学方法,通过化学反应分离、提纯物质。
采用化学方法提纯下列混合物(括号内为少量杂质),指出使用的试剂和分离方法。
序号 混合物 分离方法
1 氮气(氧气)
2 二氧化碳(一氧化碳)
3 CH4(H2O)
4 FeCl2溶液(CuCl2)
5 CaCl2 溶液(HCl)
1. [扬州邗江期中]在盛放酒精的试剂瓶的标签上应印有的警示标志是(  )
A B C D
2. [2025南京、镇江、扬州三市六校联考]下列实验装置使用不正确的是(  )
A. 制取蒸馏水 B. 分离汽油和水 C. 分离溶液和胶体 D. 制备NaCl晶体
3. [2025徐州一中月考]下列实验操作正确的是(  )
A. 检查装置气密性 B. 蒸发食盐水得 C. 加热液体 D. 读液体体积
到食盐晶体
4. [宿迁期末]下列实验操作能达到实验目的的是(  )
A. 分液操作时,分液漏斗下尖端紧靠烧杯内壁
B. 蒸馏操作时,应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶的底部
C. 萃取操作时,应选择有机萃取剂,且萃取剂的密度必须比水大
D. 过滤操作时,用玻璃棒搅拌漏斗中的液体以加快过滤速度
5. 需要分离下列两种混合物,选用最合适的实验装置是(  )
a. 汽油中不小心混入了大量的水
b. 水与丙酮的混合物
已知:丙酮是一种可与水混溶的无色液体,密度小于水,沸点约为56 ℃。
① ② ③ ④
A. ④③   B. ②④   C. ②①   D. ①③
6. [2024徐州期末]一种利用溶剂从黄花蒿中提取青蒿素的具体操作流程如下:
已知:①青蒿素为白色晶体,沸点为389.9 ℃,高于60 ℃分解;
②不同溶剂的沸点和青蒿素的溶解度如下:
溶剂 水 乙醇 乙醚
沸点/℃ 100.0 78.5 34.6
溶解度/(mg/L) 0.07 32.20 26.50
下列说法错误的是(  )
A. 粉碎黄花蒿的作用是增大黄花蒿与溶剂的接触面积
B. 加溶剂浸取时,可采用乙醚或乙醇作溶剂
C. 蒸馏时要控制温度在35 ℃左右,目的是防止青蒿素的分解
D. 加乙醇溶解的原因是青蒿素在乙醇中的溶解度大
7. [苏州常熟期中]在中学实验中学过的可用于分离或提纯物质的方法很多,如①过滤;②蒸发结晶;③降温结晶;④蒸馏;⑤萃取;⑥分液;⑦升华等。请将分离或提纯下列各混合物最适宜的方法名称的序号填入横线上。
(1)除去粗盐中的泥沙________。 (2)从饱和食盐水中提取食盐________。
(3)分离植物油和水________。  (4)分离碘的CCl4溶液________。
8. 右图为实验室制取蒸馏水的装置示意图,根据图示回答下列问题。
(1) 指出图中两处明显的错误:①____________________
______;②____________________________。
(2) A仪器的名称是________,B仪器的名称是________。
(3) 实验时,A中除加入少量自来水外,还需加入少量________,其作用是防止加热时液体暴沸。
9. [2025扬州中学月考]某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和CuSO4,为了减少污染并变废为宝,工厂拟定用以下流程从该废水中回收FeSO4和金属Cu。请根据以下流程图,回答相关问题。
已知:①FeSO4 7H2O易溶于水,不溶于乙醇,在空气中极易被氧化。②FeSO4·7H2O加热至70~73 ℃失去3分子水,至80~123 ℃失去6分子水,至156 ℃以上转变成碱式硫酸铁。
(1) 操作Ⅰ和操作Ⅱ分离的方法是________。
(2) 固体A的成分是________(填化学式)。
(3) 操作Ⅲ将所得FeSO4溶液在氮气环境中蒸发浓缩、________、过滤,醇洗,干燥得到FeSO4晶体。其中氮气的作用是________________________________
____________________________________;用乙醇洗涤晶体的原因是___________
__________________________________________________________。
1 实验安全与基本规范 物质的分离提纯
【活动方案】
活动一:
1. 应做好预习和实验准备,熟悉实验所需的药品,掌握仪器、药品安全使用的要领,理解、掌握实验原理,熟悉实验步骤和操作要求。
2. (1) 取用药品前须仔细核对所需药品与试剂瓶上的标签是否一致,仔细阅读使用说明,正确取用。实验过程中,仔细观察实验现象,如实记录;实验结束后,认真处理实验数据,分析实验结果,写好实验报告。
(2) ①

(3) ①不 ②废液缸 (4) 回收
活动二:
混合物分离提纯的依据是混合物中各组分性质(如状态、沸点、水溶性等)的差异。在分离提纯的过程中,应尽量减少所需物质的损失。常见的混合物分离的方法有过滤、结晶、蒸馏、分液、萃取等。
1. (1) 分离难溶固体和液体 (2) ①玻璃棒 ②烧杯 ③漏斗 (3) “一贴”:将滤纸折叠好放入漏斗中,加少量蒸馏水润湿,使滤纸紧贴漏斗内壁。“二低”:滤纸边缘应略低于漏斗口边缘;加入漏斗中的液体的液面应略低于滤纸的边缘。“三靠”:向漏斗中倾倒液体时,烧杯的尖嘴处应紧靠玻璃棒;玻璃棒的下端应靠在过滤器中三层滤纸处;漏斗颈的下尖端应与烧杯的内壁紧靠。
2. (1) ①单一溶质的溶液或溶解度受温度影响不大的溶质的溶液 ②蒸发皿 酒精灯 ③Ⅰ. 当蒸发皿中有较多固体析出时停止加热,利用余热蒸干;不能将蒸发皿中的液体直接加热蒸干。
Ⅱ. 不相同;过滤时玻璃棒的作用是引流,而蒸发时玻璃棒的作用是搅拌,防止液滴飞溅。
Ⅲ. 为分离KCl和MnO2的混合物,可先加入适量水,并充分搅拌,可溶的KCl完全溶解,难溶的MnO2仍以固体形式存在。过滤、洗涤、干燥滤渣,即可得到MnO2。将滤液蒸发结晶,可得到KCl晶体。
(2) 在提纯混有少量KCl的KNO3时,先在较高温度下将混合物溶于水形成浓溶液,再冷却到一定温度。KNO3的溶解度随温度降低急剧下降,因此有大量的KNO3晶体析出,而KCl的溶解度随温度降低变化不大,难以析出晶体。再过滤、洗涤、干燥,即可得到纯度较高的KNO3晶体。
3. (1) 防止暴沸。A。下进上出时,能使冷凝器中的冷水充满且冷水的流向与气流方向相反,气流由上至下所处的温度越来越低,冷凝效果好。
(2) 因为温度计显示温度为其水银球所处环境的温度,故蒸馏时为测蒸馏出蒸气的温度,将温度计水银球放于该位置。
(3) 因为杂质离子不易挥发。
(4) 78~100 ℃
5. (1) 上述实验中,分液漏斗中的液体在静置时,慢慢分为两层。上层是水层,颜色比原来溴水的颜色浅了许多,下层的四氯化碳变成了橙红色,说明溴水中的溴大部分由水层转移到四氯化碳层中,使溴得以富集。
(2) ①使用分液漏斗首先应检查是否漏水;放出液体时,应先打开玻璃塞等。
②不可以。尽管碘在水中和酒精中的溶解度有较大差异,但酒精与水互溶,不分层,故不能用酒精作萃取剂。萃取剂与水互不相溶;溶质在萃取剂中的溶解度远大于在水中的溶解度;萃取剂与水、溶质均不反应。
③充分振荡后,应将分液漏斗放置在铁架台上,静置分层,下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出。
活动三:
1. 将混合气体缓缓通过灼热的铜网
2. 将混合气体缓缓通过灼热的氧化铜
3. 通过盛有浓硫酸的洗气瓶
4. 加入过量铁粉、过滤
5. 加入过量CaCO3固体、过滤
【课堂反馈】
1. C 酒精是易燃液体。
2. C 溶液和胶体都可以通过滤纸,用过滤法不能分离二者,可改用渗析法,C错误。
3. A 蒸发时,应用玻璃棒不断搅拌,以防液体受热不均匀,造成液体飞溅,B错误;给试管内液体加热时,试管内液体量不能超过试管容积的,C错误;读取液体体积时,视线要与量筒内凹液面最低点保持水平,D错误。
4. A 蒸馏操作时,温度计水银球靠近支管口附近,因为测的是蒸气的温度,B错误;萃取剂的选择,一是与原溶剂不互溶,二是被萃取物质在萃取剂的溶解度远大于原溶剂,与密度无关,C错误;过滤操作时,不能搅拌,搅拌易使滤纸破裂,D错误。
5. B 汽油中混入了大量的水,两者互不相溶,可用分液法分离,即装置②,丙酮可与水混溶,沸点约为56 ℃,分离水与丙酮可采取蒸馏法,即装置④。
6. B 粉碎的目的是增大与溶剂的接触面积,提高浸取率,A正确;用乙醇作溶剂,蒸馏时温度需超过78.5 ℃,此时青蒿素分解,B错误;用乙醚作溶剂,温度需超过34.6℃,为防止青蒿素分解,适宜温度为35 ℃,C正确;青蒿素在乙醇中溶解度大,可从粗品中提取更多青蒿素,D正确。
7. (1) ① (2) ② (3) ⑥ (4) ④
8. (1) ①温度计水银球位置应处于蒸馏烧瓶支管口处 ②冷却水进出口反了 (2) 蒸馏烧瓶 冷凝管 (3) 沸石(或碎瓷片)
9. (1) 过滤 (2) Fe、Cu (3) 冷却结晶 作保护气,防止Fe2+被空气中的氧气氧化 FeSO4 7H2O难溶于乙醇,减少绿矾的溶解损失,同时防止干燥过程中晶体失去结晶水